JP4542647B2 - 研磨パッド - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハー、ハードディスク用のガラス基板、情報記録用樹脂板やセラミック板等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工処理を安定、かつ高い研磨速度で行う研磨パッドに関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハー並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの層を積層・形成する前に平坦化する工程に使用することが好適である。
【0002】
【従来の技術】
高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路(IC,LSI)を製造するシリコンウエハーと呼ばれる単結晶シリコンの円板が挙げられる。シリコンウエハーは、IC、LSI等の製造工程において、回路作成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、各薄膜作成工程において表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。
【0003】
一般的には、研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハーは自公転運動可能な研磨ヘッドと呼ばれる円盤に固着される。双方の回転運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、研磨パッドとウエハーとの間隙に微細な粒子(砥粒)を懸濁させた研磨スラリーを付加することで、研磨、平坦化加工が実施される。この際、研磨パッドがウエハー表面上を移動する時、接触点で砥粒がウエハー表面上に押しつけられる。従って、ウエハー表面と砥粒との間の滑り動摩擦的な作用により加工面の研磨が実行される。このような研磨加工は、通常CPM研磨加工と称されている。
【0004】
かかるCMP研磨工程における研磨操作は、微細な粒子(砥粒)を懸濁させたスラリー中の砥粒を、使用する研磨パッドに保持させることにより行われる。従って、研磨パッドの砥粒の保持密度が高いほど研磨速度が高くなる。このため、研磨パッドとしては、通常多数の空孔を有する多孔質材料が使用され、空孔で砥粒を保持させることによって、砥粒の保持密度を高くし、研磨速度を高くすることが行われている。かかる多孔質材料においては、砥粒の保持密度を大きくするためには、空孔の数を多くし、かつ空孔の径を小さくすることが有効である。
【0005】
従来、上記の高精度の研磨に使用される研磨パッドとしては、一般的に空洞率が30〜35%程度のポリウレタン発泡体シートが使用されている。また、ポリウレタン等のマトリックス樹脂に中空微小球体又は水溶性高分子粉末等を分散した研磨パッドを開示した特表平8−500622号公報に記載の技術も公知である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のポリウレタンシートを使用した研磨パッドは、以下の問題を有する。
【0007】
(1)従来のCPM研磨加工に使用される上述のポリウレタン発泡体シートは、局部的な平坦化能力は優れたものであるが、圧縮率が0.5〜1.0%程度でと小さく、従ってクッション性が不足しているためにウエハー全面に均一な圧力を与えることが難しい。
十分なクッション性を得るために、ポリウレタン発泡体シートの圧縮率を2%程度にするには空洞率を高めることが必要になり、空洞率を高めると圧縮回復率、表面硬度が低下することが避けられない。圧縮回復率、表面硬度が低下すると、研磨工程における圧縮と荷重の開放の繰り返しにより研磨パッドの圧密化が起こり、加工精度が低下するという問題が起こる。
このような研磨精度の低下を防止するために、通常、ポリウレタン発泡体シートの背面に柔らかいクッション層が別途設けられ、研磨加工が行われる。そのためにポリウレタン発泡体シートのウエハー表面の平坦化能力が実質的に減殺され、加工精度の向上に限界がある。
【0008】
(2)研磨パッドは、後述のように目詰まりを起こした際にドレッシングにより空孔を表面化させる必要があるために、ポリウレタン発泡体は独立気泡でなければならない。独立気泡ポリウレタン発泡体は、一般的には、ポリイソシアネート化合物とポリヒドロキシ化合物を、発泡剤の存在下に混合し、金型内に射出成形して重合し、ブロック形状の発泡体とするものである。このようにして製造される発泡体は、発泡体が気化・膨張することによって形成されるため、その空孔、即ち気泡は球形であり、空孔径を平均値にて100μm以下とすることは極めて困難であり、個々に測定しても50μmが最小である。このために、砥粒の保持密度が十分ではない。
【0009】
(3)研磨スラリーを使用して研磨操作を行うと、研磨屑とか劣化した砥粒が空孔に目詰まりし、研磨速度が低下し、また研磨対象の平坦面のキズ(スクラッチ)の原因となり、加工特性が低下する。しかも、微細孔が目詰まり状態になると加工屑などを完全に掘り出して初期状態に戻すことはきわめて難しい。そこで、ダイヤモンド砥石などを使用して、ドレッシングというパッド表面を削り取る作業を施し、初期状態と同様、空孔が露出した面を出して再使用する作業が行われる。ところが、現状のポリウレタン発泡体の空孔は球状であって、しかも空孔径が平均して100μm程度であるため、初期状態の面を安定的に出すためには、表面構造を均一にするとともに、断面構造も均一にする必要があり、少なくとも空孔径に相当する部分をドレッシングにより、削り取る必要がある。ドレッシングによる表面研磨は、わずかの厚みずつしか行えないために、ポリウレタン発泡体をダイヤモンド砥石でドレッシングする場合、100μm削り取るために要する時間としては、1〜2時間が必要である。この間はウエハー研磨ができず、ウエハースループットを高めるためにも、ドレッシングに要する時間を短縮すること、及びドレッシング頻度を少なくすることが要求されている。
【0010】
(4)研磨対象の表面の平坦性の精度を高めるためには、研磨パッドの厚み精度、形状精度が重要な意味を有する。従来のポリウレタン発泡体シートは、上述のようにして得られた発泡体ブロックをバンドソーなどにより、1〜2mm程度の厚みにスライスして切り出すことにより得られるものであり、このようにして得られたウレタンシートの厚み精度は、3σで5〜6%程度であり、高精度の平坦性を要求される研磨パッドに要求される精度としては、不十分である。
【0011】
また、上記特表平8−500622号公報記載の技術によれば、空孔を有する研磨シートとしては、中空微小球体を使用した例のみが開示されており(実施例1)、空孔は球状であると共に空孔径は100μm程度の球状であり、上記ポリウレタン発泡体と同じ(1)〜(4)の問題を有している。
【0012】
市販の代表的な研磨パッド(ロデール社製IC−1000)の走査型電子顕微鏡により得られた画像を、画像処理装置V−10(東洋紡績製)にて空孔数をカウントしたところ、表面の空孔密度は、約1100個/mm2 であり、研磨速度向上のためには、さらに多くすることが要求される。
【0013】
本発明の目的は、直接ウエハーの加工面と接触する層が独立空洞を多数有しており、かつ適度の硬度、圧縮率、並びに圧縮回復率を有し、上記(1)〜(4)の問題を解決し、また要求を満たす、裏面にクッション層を設ける必要がない研磨パッドを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨パッドは、マトリックス樹脂としてポリエステル樹脂と、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、及びポリプロピレン系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の非相溶性熱可塑性樹脂とを含有する独立空洞含有ポリエステルシートからなり、ショアD硬度が50以上、圧縮率が1.3〜5.5%、かつ圧縮回復率が50%以上であることを特徴とするものである。
【0015】
上記の構成を有する研磨パッドは、クッション層を設ける必要がなく、その結果研磨層が本来有する平坦化能力を損なうことなく高精度の研磨が行える。即ち、局部的にも全体的にも加工精度が向上する。
【0016】
ショアD硬度が50未満では硬度が低過ぎて、また圧縮率が1.3未満ではいずれも研磨工程における圧縮と荷重の開放の繰り返しにより研磨パッドの圧密化が起こり、加工精度が低下し、5.5%を超えると平坦化精度が低下するという問題が生じる。圧縮回復率が50%未満でもやはり圧密化が起こり、好ましくない。
【0017】
圧縮率はより好ましくは1.5〜4.0%、特に好ましくは1.8〜2.5%である。また合成樹脂は熱可塑性樹脂、特に高剛性熱可塑性樹脂であることが、好適である。圧縮回復率は高い方、即ち100%に近い方がよい。
【0018】
圧縮率、圧縮回復率は、下記の式にて表される。
圧縮率(%)=100(T1 −T2 )/T1
圧縮回復率(%)=100(T3 −T2 )/(T1 −T2 )
ここにT1 〜T3 は、直径5mmの円筒状の圧子を使用し、
T1 :無負荷状態から60秒かけて300g/cm2 の応力を負荷したときのシートの厚み
T2 :T1 の状態から60秒かけて1800g/cm2 の応力を負荷したときのシートの厚み
T3 :T2 の状態から60秒かけて300g/cm2 の応力とした後、300g/cm2 の応力に60秒保持したときのシートの厚み
である。
【0019】
本発明の研磨パッドにおいては、独立空洞含有ポリエステルシートは、空洞率が20〜80体積%であることが好ましく、また非相溶性熱可塑性樹脂の含有量は、ポリエステル樹脂100重量部に対して3〜50重量部であることが好適である。
【0020】
上記の構成により、本発明の硬度、圧縮率、圧縮回復率を容易に達成することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨パッドを構成する合成樹脂としては、上述のように高剛性即ち高圧縮弾性率の熱可塑性樹脂が好適に使用され、具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のポリエステル樹脂、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアミド(PA)等が例示される。
【0022】
合成樹脂に多数の空洞を形成する手段についてとしては、合成樹脂(マトリックス樹脂)に非相溶性熱可塑性樹脂を混合し、この非相溶性熱可塑性樹脂を核として形成する方法が好適である。
【0023】
研磨パッドを構成するマトリックス樹脂としてPETを使用する場合、非相溶性熱可塑性樹脂は、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂のうちの少なくとも一種類以上を含有するものであることが好適である。
【0024】
ポリエステルに相溶性のない熱可塑性樹脂として上記の非相溶性熱可塑性樹脂を使用することによって、空孔の径が小さく偏平であって、しかも表面の空孔の密度が高い空洞含有ポリエステル系シート層を得ることができる。「表面の」とは、ドレッシングして得られる、シート内部から新たに露出する表面も含む意味である。
【0025】
研磨パッドを構成するマトリックス樹脂としてPP、PEを使用する場合には、好適な非相溶性熱可塑性樹脂としては、架橋タイプのポリメチルメタクリレート等が例示される。
【0026】
研磨パッドを構成するマトリックス樹脂としてポリエステル樹脂を使用し、非相溶性熱可塑性樹脂として、ポリスチレン系樹脂と特定のポリオレフィン系樹脂を特定の重量比で混合した樹脂を使用することは好ましい実施態様である。具体的には、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂及びポリプロピレン系樹脂を含有し、研磨パッド構成樹脂中の前記ポリスチレン系樹脂含有量をa(wt%)、前記ポリメチルペンテン系樹脂含有量をb(wt%)、前記ポリプロピレン系樹脂含有量をc(wt%)としたとき、
0.01≦a/(b+c)≦1
c/b≦1
3≦a+b+c≦50
が満足されるものであることが好ましい。
【0027】
ポリスチレン系樹脂やポリメチルペンテン系樹脂の使用量が上記範囲を充たさなくなるほど多い場合には、これらの非相溶性熱可塑性樹脂が粗粒分散する傾向が強く、研磨パッド表面にムラが発生し、非相溶性熱可塑性樹脂が上記範囲を充たさなくなるほど少ない場合には、上記のムラは改善されるがシートの空洞含有率を大きくすることには限界が生じる。
【0028】
本発明の研磨パッドの形状は使用する装置等により選択されるものであって、正方形、長方形、多角形、円形等、いずれであってもよいが、円形であることが好ましい。
【0029】
本発明の研磨パッドの研磨表面、即ち独立空洞ポリエステルシート面には、連続状であって、研磨パッドの端面に開口する溝を設けることも好適な態様である。これらの溝は、研磨により発生した研磨屑等、研磨表面を損傷する可能性のあるものを研磨面から排出するのに有効である。溝の深さは0.1mm〜0.5mm程度が好ましく、独立空洞ポリエステルシート面に1〜5mm程度の間隔にて形成されていることが好ましい。溝の断面形状は、円弧形状、三角形等、特に限定されるものではない。
【0030】
また、上述の溝と同様の効果を得るために、空洞含有ポリエステルシートに、パンチング法等により貫通孔を設けることも好適な態様である。前記貫通孔の大きさ並びに配設ピッチは特に限定されるものではないが、貫通孔径は0.5mm〜5mm程度であることが好ましく、また隣接する孔との距離は、1.2mm〜12mmであることが好ましい。貫通孔径が大き過ぎると研磨効果が低下し、ポリエステルシート強度も低下し、小さ過ぎると貫通孔の効果が十分発揮されない。隣接する孔との距離が小さ過ぎるとポリエステルシート強度が低下し、大き過ぎると貫通孔の密度が小さくなり過ぎて効果が十分得られなくなる。
【0031】
本発明の研磨パッドを使用して研磨作業を行うに際しては、公知の助剤、例えば潤滑材や研磨剤を使用することは好適な態様であり、具体的にはアルミナ、セリア、シリカ等の研磨剤やこれらを水や液状有機化合物に分散・懸濁させたスラリーが例示される。
【0032】
以下においては、本発明の研磨パッドとして特に好適な空洞含有ポリエステルフィルムについて、さらに具体的な特性とその製造法を記す。空洞含有ポリエステルフィルムは、微細空洞率は10体積%以上であることが好ましく、20〜80体積%であることがより好ましく、特に好ましくは25〜50体積%である。また、限定するものではないが、2次転移点は65℃以上であることが好ましい。空洞率が10体積%未満では、空孔の密度が高くならず、80体積%を超えると、パッドの強度が低下する。
【0033】
なお空洞率は、
空洞率(%)=100×(真比重−見かけ比重)/真比重
により計算される。
【0034】
本発明において好適な独立空洞含有ポリエステルシートを製造するためのポリエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸又はそのエステルとエチレングリコ−ル、ジエチレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール等のグリコールとを重縮合させて製造されるポリエステルである。
【0035】
これらのボリエステルは芳香族ジカルボン酸とグリコールとを直接反応させるか、芳香族ジカルボン酸のアルキルエステルとグリコールとをエステル交換反応させた後重縮合させるか、あるいは芳香族ジカルボン酸のジグリコールエステルを重縮合させる等の方法によって製造する。
【0036】
上述のポリエステルの代表例としてはポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンブチレンテレフタレート、ポリエチレン−2,6−ナフタレート等が挙げられる。このポリエステルはホモポリマーであってもよく、第三成分を共重合したコポリマーであってもよい。いずれにしても本発明において用いるポリエステルは、エチレンテレフタレート単位、ブチレンテレフタレート単位あるいはエチレン−2,6−ナフタレート単位が70モル%以上、好ましくは80モル%以上、更に好ましくは90モル%以上であるポリエステルが好ましい。
【0037】
本発明において空洞含有ポリエステルシートの製造に用いる非相溶性性熱可塑性樹脂は、上記したポリエステルに非相溶性のものでなければならない。具体的には、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアクリル系樹脂、ポリカーボネー卜樹脂、ポリスルホン系樹脂等やこれらを主成分とする樹脂があげられる。併用するのに好ましい樹脂としては、ポリメチルペンテン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂の1種以上を含有する樹脂が、特に好適である。
【0038】
ポリスチレン系樹脂とは、ポリスチレン構造を基本構成要素として含む熱可塑性樹脂であり、アタクティックポリスチレン、シンジオタクティックポリスチレン、アイソタクティックポリスチレン等のホモポリマーの他に、他のモノマー成分をグラフト重合、或いはブロック共重合した改質樹脂を含む意味である。かかる改質樹脂としては、耐衝撃性ポリスチレン樹脂、変性ポリスチレン樹脂、さらにはホモポリマーやこれらの樹脂に相溶性を有するポリフェニレンエーテル等の樹脂との混合物も例示される。
【0039】
以下に本発明における研磨パッドとして好適な空洞含有ポリエステルシートの製造方法について説明する。他のマトリックス樹脂を使用した場合にもこの方法に準じた方法により、研磨パッドを作製することができる。
【0040】
本発明においては、まずポリエステルと該ポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂を混合させた重合体混合物を製造する。この重合体混合物は、たとえば、各樹脂のチップを混合し押出機内で溶融混練した後、押出して固化することによって得る方法、あらかじめ混練機によって両樹脂を混練後固化し、更に押出機より再度溶融・押出しを行って固化する方法、ポリエステルの重合工程においてポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂を添加し、攪拌分散して得たチップを溶融・押出しを行って固化する方法等の方法により得ることができる。固化して得られた重合体シート(未延伸シート)は通常、無配向もしくは弱い配向状態のものである。また、ポリエステルに非相溶性の熱可塑性樹脂はポリエステル中に、球状もしくは楕円球状、もしくは糸状など様々な形状で分散した形態をとって存在する。
【0041】
上記重合体混合物には、微細空洞の調整やフィルムの滑り性の調整のため、必要に応じて無機粒子を含有することができる。無機粒子としては酸化セリウム、酸化ジルコニウム、酸化アルミニウム、酸化クロム、酸化チタン、二酸化珪素、炭酸カルシウム、硫酸バリウム等が例示されるが、特に限定されるものではない。
【0042】
こうして得た重合体混合物を、更に速度差をもったロール間での延伸(ロール延伸)やクリップで把持して拡げていくことによる延伸(テンタ−延伸)や空気圧によって拡げることによる延伸(インフレーション延伸)等によって少なくとも1軸に配向処理する。このときに、ポリエステルとポリエステルに分散した非相溶性熱可塑性樹脂との界面で剥離が起こり重合体混合物に空洞が多数発生し、空洞含有ポリエステルシートが形成される。
【0043】
ポリエステルに混合する、ポリエステルに非相溶牲熱可塑性樹脂の添加量は、目的とする微細空洞の量によって異なるが、ポリエステル100重量部に対して3〜50重量部が好ましく、特に10〜40重量部が好ましい。3重量部未満では、微細空洞の生成量を多くすることに限界がある。非相溶性熱可塑性樹脂添加量を多くすると高くなり、表面の空孔の密度が高くなり、好ましいが、50重量部を越えると、ポリエステルフィルムの持つ耐熱性や強度が大きく損なわれる場合があり、好ましくない。
【0044】
上述のように、本発明の研磨パッドは、押出成形により製造することができるために、厚み方向の密度変動が、従来のポリウレタン系研磨パッド(密度変動は15〜20%)と比較して、1〜2%程度にまで抑制することが可能である。
【0045】
該重合体混合物を配向処理する条件は、微細空洞の生成と密接に関係する。従って本目的を達成するための条件は例えば、最も一般的に行われている逐次2軸延伸工程を例に挙げると、該重合体混合物の連続シートを長手方向にロール延伸した後に、幅方向にテンター延伸する逐次2軸延伸法の場合、以下のようになる。ロール延伸においては多数の微細空洞を発生させるため温度をポリエステルの2次転移温度+30℃以下、延伸倍率を1.2〜5倍とするのが好ましい。テンター延伸においては破断せずに安定してシートが形成されるためには、温度を80〜150℃、延伸倍率を1.2〜5倍とするのが好ましい。ただし、これらの方法に限られるものではない。
【0046】
空洞密度、空洞率(発泡率)、空洞の大きさ、形状等は、非相溶性熱可塑性樹脂の添加量、延伸方法、延伸倍率、必要に応じて添加する無機粒子の性質、添加量等により調整される。従来のポリウレタンを使用した場合には、空洞率は30〜35%に制限されたが、本発明によれば、空洞率はさらに広い範囲に容易に調整可能である。
【0047】
延伸方法は一軸延伸、二軸延伸のいずれも使用可能である。二軸延伸法によれば、耐熱性、物理特性に関しては優れた空洞含有合成樹脂製シートが得られるが、膜厚が500μmを超えるものは難しく、数枚を貼り合わせて通常使用される研磨パッドの厚みである1mm程度とする必要がある。一軸延伸法の場合には、1mmの厚さの空洞含有合成樹脂製シートを容易に作製することができる。耐熱性では二軸延伸法に比較して劣るが、研磨時の温度は50℃を超えることはなく、合成樹脂のガラス転移温度以下であり、実用上の問題は起こらない。
【0048】
上述のように製造された空洞含有ポリエステルシートの表面の空孔の密度は、空洞率30%となるように非相溶性樹脂を添加して縦、横各2.5倍に延伸した場合、得られるシートの表面の空孔の密度は、数千〜1万5千個/mm2 にもなり、従来技術によって得られる研磨パッドと比較して格段に多い。空孔径が小さいこと、数が多いことから砥粒保持密度が大きくなる。その結果、研磨速度向上が達成できる。
【0049】
また、空洞含有ポリエステルシートにて例示される高圧縮弾性率の熱可塑性樹脂の使用により、空洞含有シートの圧縮率を、クッション層不要の研磨パッドに要求される2%としても、圧縮回復率が80〜90%、ショアD硬度が65以上が実現可能となる。即ち、クッション層不要のCMP研磨加工用の研磨パッドが得られる。
【0050】
上述の方法により製造された空洞含有ポリエステルシートの空洞の形状は、図1に示すように表面方向からみた形状が長い楕円形(A)で、厚さ方向からみた形状は底の浅い皿状である(B)。この空孔の形状はシートの縦方向、横方向の延伸倍率により決定されるものであり、通常は縦延伸の後、横延伸をするため、縦方向(シート長手方向)が長径となり、横方向と厚さ方向が短径となる。長径としては、5〜30μm、短径としては、1〜4μm、深さは1〜5μm程度であるものが製造可能である。このように、特に厚さ方向が、従来技術の研磨パッドの空孔径(約100μm)よりもはるかに小さな空孔が得られるために、ドレッシングに要する時間が飛躍的に短縮可能となる。
【0051】
また、本発明の研磨パッドを構成する空洞含有熱可塑性樹脂シートの製造に際して、Tダイによる押し出し成形で厚み規制をすることができるため、面内のシート厚み精度が高く、3σにて少なくとも1〜2%程度におさめることができる。現行のスライス加工の発泡ウレタンでは、前述のように、せいぜいで3σで5〜6%程度であり、本発明が優れた平滑性を有する研磨パッドであることが明らかである。さらに、製造直後においてかかる平坦性を有しているために、研磨パッドの前処理工程を簡略化できるという効果も得られる。
【0052】
本発明の研磨パッドの研磨層である空洞含有熱可塑性樹脂シートの製造には、通常のフィルム製造工程である連続工程が適用できる。従来の発泡ウレタンシートのように、発泡工程、架橋剤添加・混合工程、射出成型工程、スライス工程のように、各工程がバッチ工程によるしかないものに比し、工程が簡単であり、低コストで製造することができる。
【0053】
本発明の空洞含有熱可塑性樹脂シートは、任意の厚みで作成可能である。従って、当然、現行のポリウレタンで採用されている1mm程度のものも作成可能であるし、それ以下の厚みのものも製造できる。
【0054】
延伸処理した微細空洞含有熱可塑性樹脂シートは、130℃以上、好ましくは180℃以上で熱固定を行うと高温での寸法安定性を向上させることができ、局部的な摩擦熱に対する耐久性が改善される。
【0055】
【実施例】
本発明の実施例を、合成樹脂として高剛性熱可塑性樹脂であるPETを使用し、非相溶性熱可塑性樹脂を使用して多数の独立空洞を含有するシートとした例に基づき説明する。
【0056】
圧縮率と圧縮回復率は、直径5mmの円筒状の圧子を使用し、マックサイエンス社製TMAにて25℃にてT1 〜T3 を測定し、下記の式にて求めた。
【0057】
圧縮率(%)=100(T1 −T2 )/T1
圧縮回復率(%)=100(T3 −T2 )/(T1 −T2 )
T1 :無負荷状態から60秒かけて300g/cm2 の応力を負荷したときのシートの厚み
T2 :T1 の状態から60秒かけて1800g/cm2 の応力を負荷したときのシートの厚み
T3 :T2 の状態から60秒かけて300g/cm2 の応力とした後、300g/cm2 の応力に60秒保持したときのシートの厚み
である。
【0058】
(研磨パッドサンプル1の作成)
固有粘度0.62のポリエチレンテレフタレート(PET)85重量部とメルトフローインデックス2.0のポリスチレン(三井東圧株式会社製トーポレックス570−57U)15重量部との混合物をベント式二軸押出機に供給して混練し、その押出機のTダイより、温度30℃の冷却ドラム上に押し出して、厚み1800μmの未延伸シートを得た。引き続き、この未延伸シートを85℃に加熱し、延伸ロールにて3.4倍の縦延伸を施した。次いで、120℃に加熱してテンターで3.2倍の幅方向延伸を行った。このようにして得られたシートの厚みは235μmで、見かけ比重は1.005、空孔率は約30%であった。さらに、この空洞含有ポリエステルシートを4枚、接着剤層を介して積層し、厚み0.95mmのシート(空洞含有ポリエステルシート1)を得た。
(空洞含有ポリエステルシート1)をに対して直径2mm、5mmピッチのパンチング処理を行った後、直径300mmの円板状に打ち抜き、研磨パッドサンプル1とした。このようにして得られた研磨パッドサンプル1は、空洞密度が13500個/mm2 、圧縮率は1.9%、圧縮回復率は75%、ショアD硬度は67であった。
【0059】
(研磨パッドサンプル2の作成)
研磨パッドサンプル1の作製に使用した空洞含有ポリエステルシート1の表面に10mm間隔で幅2mm,深さ0.4mmの格子状の溝を形成し、直径300mmの円板状に打ち抜き、研磨パッドサンプル2とした。
このようにして得られた研磨パッドサンプル2は、研磨パッドサンプル1と同じく、空洞密度が13500個/mm2 、圧縮率は1.9%、圧縮回復率は75%、ショアD硬度は67であった。
【0060】
(研磨パッドサンプル3)
固有粘度0.62のポリエチレンテレフタレート(PET)85重量部とメルトフローインデックス2.5のポリプロピレン(住友化学製FS2011)15重量部との混合物をベント式二軸押出機に供給して混練し、その押出機のTダイより、温度30度Cの冷却ドラム上に押し出して、厚み3500μmの未延伸シートを得た。引き続き、この未延伸シートを125℃に加熱し、延伸ロールにて5倍の縦延伸を施した。次いで、テンターで165℃に加熱し、5倍の幅方向延伸を行った。このようにして得られたシートの厚みは230μmで、比重は0.59、空孔率は約35%であった。さらにこの空洞合有シートを4枚、接着剤層を介して積層して厚み0.94mmのシート(空洞合有シート2)を得た。
【0061】
得られた空洞合有シート2の表面に直径2mm、5mmピッチのハンチング加工を施した後、直径300mmの円板状に打ち抜き、研磨パッドサンプル3とした。研磨パッドサンプル3の空洞密度は11500個/mm2 、圧縮率は2.1%、圧縮回復率は68%、ショアD硬度は58であった。
【0062】
(研磨パッドサンプル4)
市販のポリウレタン製研磨パッドである、IC−1000A21(上層)/SUBA400(下層=クッション層)積層体パッド(ロデール社製)を研磨パッドサンプル4とした。
【0063】
(研磨パッドサンプル5)
固有粘度0.62のポリエチレンテレフタレート90重量部とメルトフローインデックス2.0のポリスチレン10重量部との混合物をを使用し、(空洞含有シート1)と同様の方法により、縦延伸及び幅方向延伸を実施し、厚み170μmの空洞含有シート(空洞含有シート3)を作製した。得られたシートの比重は1.31で、空洞含有率は6%であった。このシートを研磨パッドサンプル1と同様に、接着剤層を介して5枚積層して厚さ0.85mmのシートとした後にパンチング処理を施し、直径300mmの円板状に打ち抜き、研磨パッドサンプル5を得た。研磨パッドサンプル5の空洞密度は1000個/mm2 、圧縮率は0.7%、圧縮回復率は89%、ショアD硬度は70であった。
【0064】
(研磨パッドサンプル6)
固有粘度0.62のポリエチレンテレフタレート60重量部とメルトフローインデックス2.0のポリスチレン40重量部との混合物をを使用し、(空洞含有シート1)と同様の方法により、縦延伸及び幅方向延伸を実施し、厚み340μmの空洞含有シート(空洞含有シート4)を作製した。得られた(空洞含有シート4)の比重は1.31で、空洞含有率は6%であった。このシートを研磨パッドサンプル1と同様に、接着剤層を介して3枚積層して厚さ1.02mmのシートとした後にパンチング処理を施し、直径300mmの円板状に打ち抜き、研磨パッドサンプル5を得た。研磨パッドサンプル5の空洞密度は23000個/mm2 、圧縮率は6.0%、圧縮回復率は45%、ショアD硬度は48であった。
【0065】
〔研磨評価〕
単結晶シリコン表面に5000オングストロームのSiO2 膜を形成したウエハーを加工材として、評価に使用し、以下の条件で研磨評価を行った。
研磨装置としては、試験研磨装置として一般的なラップマスター/LM15(φ4インチ対応)を使用した。また研磨スラリーとしては、セリア(CeO2 )ゾル(日産化学社製)を使用した。研磨ヘッドに被加工材であるウエハーを水吸着/標準バッキング材(NF200)条件にて保持し、プラテン(研磨パッド支持台)に上述の研磨パッドサンプル1〜6をそれぞれ貼りつけて固定し、研磨圧力として200g/cm2 、研磨ヘッドとプラテン間の相対速度として、30m/minを与え、研磨スラリー供給速度110cc/minにて2分間研磨操作を行い、研磨速度を測定した。
【0066】
〔Non-uniformity評価〕
研磨後のφ4インチのウエハーの研磨面25箇所についてRmax 、Rmin を触針計を使用して測定し、式100×(Rmax −Rmin )/(Rmax +Rmin )による数値(%)を求め、ウエハー面全体のNon-uniformityの評価結果とした。結果は表1に示した。
【0067】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の研磨シートの研磨面の空孔の形状の例を示した図
Claims (1)
- マトリックス樹脂としてポリエステル樹脂と、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルペンテン系樹脂、及びポリプロピレン系樹脂からなる群より選択される少なくとも1種の非相溶性熱可塑性樹脂とを混合して重合体混合物を調製する工程、及び重合体混合物を延伸して少なくとも1軸に配向処理して、空洞率が20〜80体積%である独立空洞含有ポリエステルシートを作製する工程を含む研磨パッドの製造方法。
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